γ-氧化鋁負(fù)載金屬氧化物催化劑的制備及苯酚羥基化性能.pdf

1、苯二酚是重要的化工中間體和有機(jī)化學(xué)產(chǎn)品，可應(yīng)用于染料、聚合物和藥物等領(lǐng)域。以過氧化氫為氧化劑，在催化劑的作用下，苯酚羥基化合成苯二酚是目前最有前途的工藝路線。為降低催化劑成本，將活性組分散到合適的載體上制備負(fù)載型催化劑，可以減少活性組分的用量，進(jìn)一步地節(jié)約催化劑成本。本文以價(jià)格低廉的γ-氧化鋁為載體，以金屬的硝酸鹽為前驅(qū)體，采用等體積浸漬法制備了單金屬和復(fù)合金屬作為活性組分的負(fù)載型催化劑。
　　實(shí)驗(yàn)首先制備了單金屬負(fù)載型催化劑，其

2、中 Fe/γ-Al2O3催化劑性能較好，苯酚轉(zhuǎn)化率37.65％，苯二酚選擇性67.65%。實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，以Fe/γ-Al2O3為催化劑的苯酚羥基化過程中，存在不可忽視的誘導(dǎo)期。增加 Fe的負(fù)載量（金屬和載體中鋁的摩爾比）、升高反應(yīng)溫度均能縮短誘導(dǎo)期，但是效果并不理想。鑒于以上問題，實(shí)驗(yàn)嘗試將復(fù)合金屬負(fù)載到載體γ-氧化鋁上，F(xiàn)e-Cu/γ-Al2O3催化劑的羥基化性能較好，并且反應(yīng)的誘導(dǎo)期急劇縮短。當(dāng) Fe-Cu/γ-Al2O3催化劑中

3、 Cu的負(fù)載量（金屬和載體中鋁的摩爾比））超過0.04時(shí)，反應(yīng)誘導(dǎo)期消失，但同時(shí)反應(yīng)速率過快，放熱嚴(yán)重。向Fe-Cu/γ-Al2O3催化劑中加入助催化劑Pb，可以明顯地改善這一問題，同時(shí)又不影響苯酚羥基化性能。因此，實(shí)驗(yàn)認(rèn)為Fe-Cu-Pb/γ-Al2O3為較佳催化劑。
　　通過對(duì)催化劑焙燒溫度、苯酚羥基化反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度等因素的優(yōu)化，實(shí)驗(yàn)確定了較佳的工藝條件：催化劑焙燒溫度600℃，加入量為苯酚質(zhì)量的5%，反應(yīng)溫度為50℃，反

4、應(yīng)時(shí)間為1小時(shí)，H2O2/苯酚摩爾比為0.90，此條件下苯酚轉(zhuǎn)化率為56.48%，DHB選擇性為89.01%。
　　最后，對(duì) Fe-Cu-Pb/γ-Al2O3催化劑進(jìn)行了 BET、XRD、SEM和 TEM表征，催化劑的比表面積為129 m2/g，仍然保持著載體的介孔結(jié)構(gòu)；活性組分以氧化物 Fe2O3、CuO形式均勻地負(fù)載在載體上，鐵和載體γ-氧化鋁之間存在相互作用。在苯酚羥基化反應(yīng)中銅比鐵更容易流失，反應(yīng)前后催化劑中的活性組分均保